磷对不同基因型烤烟叶绿素荧光参数的影响-19磷对不同基

19.磷对不同基因型烤烟叶绿素荧光参数的影响徐敏1，2刘国顺1*杨永锋1（1.河南农业大学，郑州450002，2.洛阳烟草分公司，洛阳，471000）（2.摘要：采用盆栽试验研究了在正常施磷（+P）和不施磷（-P）条件下，移栽后70左右中烟101、K326、中烟100和NC89四个不同基因型烤烟的上部叶（第18叶位）和中部叶（第10叶位）的磷含量、叶绿素含量以及叶绿素荧光诱导动力学参数受磷水平不同的影响。结果表明，不施磷处理均明显降低了各个基因型烤烟上部叶和中部叶片内的磷含量，抑制了烤烟上部叶叶片叶绿素的合成，却使中部叶叶绿素含量升高，使叶片PSⅡ关闭程度增加、光能转换和电子传递效率降低，过剩激发能增加。低磷胁迫时，各基因型烤烟受影响程度不同，NC89叶片的荧光动力学参数受低磷的影响昀大，Fo升高，Fm、Fv、Fv/Fo和Fv/Fm值下降，且中部叶比该基因型上部叶的变化幅度更大。关键词：烤烟基因型磷叶绿素荧光TheEffectsofPhosphorusFertilizationontheChlorophyllfluorescenceofDifferentFlue-curedTobaccoGenotypesXU-Min1，2,LIUGuo-shun1*,YangYong-feng1(1.HenanAgricultureUniversity，ZhengZhou450002，2.Luoyangtobaccocompany，LuoYang471000)Abstract：Theeffectofphosphorusfertilizationonleafphosphoruscontents,leafpigmentscontentsandchlorophyllfluorescenceofupper-leaf(18th)andcutters(10th)offourdifferentflue-curedtobaccogenotypeswhichwereZhongyan101、Zhongyan100、NC89andK326,werestudiedundertwodifferentphosphorusfertilizationlevelsonthe70thdayaftertransplantingbypottest.Theresultsshowedthatlowphosphorusstresscausedthedecreaseinleafphosphoruscontentsandleafpigmentscontentsofupper-leaf,butincreaseinleafpigmentscontentsofcutters.LowphosphorusstresscausedtheincreaseinclosedegreeofPSⅡreactioncenter,decreaseinefficiencyoflightenergytransformationandelectrontransportation,andincreaseinexcessiveexcitedenergy,andgenotypicvariationwasobservedamongdifferentgenotypesinresponsetolowphosphorusstress.Comparestoothervarieties,chlorophyfluorescenceⅡofNC89wasmoresensitivetothelowphosphorusstress,anditscutterschangedmorethanupper-leaf.Keywords:Flue-curedtobacco；Genotypes；Phosphorus；ChlorophyⅡfluorescence烟叶既是烟株的营养器官又是其经济器官，烟株的生长、发育和产量品质的形成，昀终均决定于个体与群体的光合作用。磷几乎参与光合作用各个阶段的物质转化、光合产物运转和能量传递。光合作用受RUBP羧化酶再生能力和活力的影响，而RUBP的再生受Pi浓度的限制，过多或过少均不利于光合作用的正常进行[1]。缺磷使间质pH下降，降低了类囊体膜上ATP合成酶活性，影响了同化力的形成；阻碍了RUBP的再生；同时缺磷使同化物的运输能力降低[2]。磷可以通过影响类囊体膜蛋白质磷酸脂酶而影响光合作用，因为类囊体膜蛋白参与了光合电子传递、光状态Ⅰ和状态Ⅱ的转换和编码光合机构的基因表达等[3]。有不少研究表明，低磷胁迫使小麦、玉米、水稻、水曲柳幼苗等植物的叶绿素荧光发生明显的变化[4-7]，低磷胁迫下，植物碳同化效率下降。光合机构PSⅡ反应中心很容易发生激发光能过剩。低磷处理使叶片Fm、Fv和Fv／Fm下降，PSⅡ的光能转换和电子传递效率降低。在低磷胁迫下，烟草的不同基因型间在光能的转化、传递和利用方面的差异如何，目前报道较少。本文笔者通过测定在不同施磷水平下四个不同基因型烤烟叶片的叶绿素荧光参数，以了解低磷胁迫下不同基因型烤烟在光能转化和利用上的差异，进一步了解烟草磷高效的机理。1材料与方法1.1试验材料试验选用中烟101、中烟100、K326和NC89四个烤烟品种作为供试品种。供试肥料硝酸铵钾、过磷酸钙、硫酸钾。土壤为黄褐土，取自平顶山叶县邓李乡魏王村大田试验土壤，基础养分含量详见下表：表1.盆栽供试土壤的养分含量Table1Nutrientcontentofpotcultureexperimentsoil碱解氮AlkaliextractableN(mg/kg)全磷TotalP（%）有效磷AvailableP(mg/kg)有效钾AvailableK(mg/kg)pH值55.300.07217.9899.007.641.2试验设计试验于2005年5月-8月在河南农业大学科教园区进行。试验设两个磷水平：不施磷（-P）N：P2O5：K2O=1：0：3；正常供磷处理（+P）N：P2O5：K2O=1：1：3，每个处理20盆烟株。每盆纯N施用量均为3g，K2O为9g。每盆装土20kg，装盆前将土风干、过0.5mm×1.0mm网筛并熏蒸。氮磷钾肥均与土充分混匀作基肥。5月15日移栽，其他管理按常规进行。1.3测定指标和方法叶片叶绿素：采用分光光度计法[8]。剪取一定鲜重的叶片放入容量瓶，以80%丙酮在黑暗中浸提24h，其间摇动数次，用分光光度计分别测定664、646和470nm处的消光度值（OD），计算叶绿素含量。在烟草移栽70天时，测定各个基因型烤烟不同施磷处理上部叶和中部叶的叶绿素荧光参数。选取照光一致的部位，采用FMS2脉冲调制式荧光仪测定光适应下的昀大荧光（Fm＇）、稳态荧光（Fs）；暗适应30min后测定初始荧光（Fo）、昀大荧光（Fm）和光系统II的昀大光化学效率（Fv/Fm）。在自然光强下，上午8：30进行测定。计算PSII实际光化学效率￠PSII=（Fm＇-Fs）/Fm＇。2结果与分析2.1磷对不同基因型烤烟上部叶和中部叶磷含量的影响由图1可以看出，不同施磷水平处理对不同基因型烤烟烟株叶片的磷含量产生了较大的影响，无论是从上部叶还是中部叶来看，不施磷处理均明显降低了各个基因型烤烟叶片内的磷含量，使烟叶的磷含量处于较低水平。中部叶不施磷处理各个基因型烤烟叶片内的磷含量只有1.34～1.55g/kg，远远低于一般烤烟烟叶含磷量2.0g/kg的平均水平[9]。2.2磷对不同基因型烤烟上部叶和中部叶叶绿素含量的影响叶绿素是捕获光能，同化CO2的基本色素。在一定范围内，叶绿素含量越高，光合作用越强。在烟草移栽70天左右时，正是烤烟上部叶叶面积快速扩展的时期，此时上部叶叶片的净光合速率也逐渐进入到较高水平，叶绿素含量的高低反映了上部叶的光合作用的强弱。从表2可见，不施磷抑制烤烟叶绿素的形成，不同品种烤烟上部叶不施磷处理的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量[Chl(a+b)]和Chla/Chlb都明显低于该品种正常施磷处理的含量。NC89不施磷处理的叶绿素总量[Chl(a+b)]只有正常施磷处理的0.67，其次中烟100为0.85，中烟101为0.91，只有K326的不施磷处理略低于施磷处理的叶片叶绿素总量，达到其含量的0.97。说明不施磷抑制烤烟初生上部叶片叶绿素的合成，而且不同品种烤烟受抑制的程度也有着明显的差异。表2.磷对不同基因型烤烟上部叶的叶绿素含量的影响基因型处理叶绿素a叶绿素b叶绿素a+b叶绿素a/b中烟101-P11.315.0616.372.24+P12.605.4318.032.32-P/+P0.900.930.910.97中烟100-P10.164.4814.642.27+P12.015.1917.202.31-P/+P0.850.860.850.98K326-P10.834.3315.162.34+P10.974.6915.672.51-P/+P0.990.920.970.93NC89-P8.914.0312.932.21+P13.615.6719.282.40图1.磷对不同基因型烤烟上部叶和中部叶磷含量的影响0.000.501.001.502.002.503.003.504.00中烟101中烟100K326NC89品种磷含量(g/kg)上部P-上部P+中部P-中部P+-P/+P0.650.710.670.92由表3可以看到，与该时期上部叶不同，此时不同品种烤烟中部叶不施磷处理的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量[Chl(a+b)]都明显高于该品种正常施磷处理的含量。中烟101和中烟100不施磷处理的叶绿素总量[Chl(a+b)]分别是正常施磷处理的1.41倍和1.40倍，K326为1.11，NC89为1.05。由此表明，在不施磷条件下，进入成熟落黄的中部叶仍残留较多的叶绿素，造成贪青晚熟，而不利于叶片的正常采收。因此，正常的磷素供应有利于叶片适时成熟。表3.磷对不同基因型烤烟中部叶的叶绿素含量的影响基因型处理叶绿素a叶绿素b叶绿素a+b叶绿素a/b中烟101-P6.442.629.062.46+P4.781.666.432.88-P/+P1.351.581.410.86中烟100-P7.152.049.193.51+P4.731.826.552.60-P/+P1.511.121.401.35K326-P5.672.348.012.43+P5.241.997.232.63-P/+P1.081.171.110.92NC89-P6.783.009.782.29+P6.542.759.292.38-P/+P1.041.091.050.962.3磷对不同基因型烤烟上部叶和中部叶ΦPSⅡ调控效应表4.磷对不同基因型烤烟上部叶、中部叶ΦPSⅡ的调控效应ΦPSⅡ是光合系统Ⅱ(PSⅡ)的实际光化学效率，它反映了在照光条件下PSⅡ反应中心部分关闭的情况下非环式电子传递效率或光能捕获的效率，表示光化学反应消耗的能量比例[10]。由表4可以看到，不同基因型烤烟在移栽后70天时上部叶的实际光化学效率明显高于中部叶，而且上部叶和中部叶施磷处理烤烟叶片的实际光化学效率明显高于该基因型烤烟的不施磷处理。这说明施磷对初生叶片或是接近成熟烟叶的ΦPSⅡ都是有利的。此外，不同基因型烤烟在两个磷水平下对ΦPSⅡ调控效应的能力也表现出差异，中烟100上部叶不施磷处理的实际光化学效率是施磷处理的0.990，K326为0.953，虽然不施磷降低了它们的实际光化学效率，但降低幅度较小，而NC89的上部叶和中部叶不施磷处理的实际光化学效率分别只有施磷处理的0.886和0.818，相差较大，说明NC89PSⅡ的实际光中烟101中烟100K326NC89部位-P+P-P/+P-P+P-P/+P-P+P-P/+P-P+P-P/+P上部叶0.6580.7090.9280.7290.7360.9900.6840.7180.9530.6190.6980.886中部叶0.6040.6770.8920.5650.6530.8660.5590.6390.8750.5480.669